Applying Active Front End To Multilevel Inverter

The aim of this work was to make an active front end from IGBTs for a multilevel inverter. The work was done for Mosart II, a long term still ongoing Vacon Oyj project. The purpose of the AFE is to balance the DC-voltage and to put the returning power back to the grid instead of the breaking chopper and the capacitor. With a diode rectifier the bridge only allows power to pass in one direction and the switching times are not controllable. That means the rectifier always takes the highest phase and the phases are always conducting the same 120◦. With an AFE it is possible to actively change the rectifiers switching pattern. A diode bridge also generates much greater losses than an IGBT bridge. With these arguments it is rational to start researching the possibility of an AFE in a multilevel inverter.

Työn tarkoituksena oli suunnitella monitasoiselle invertterille aktiivinen verkkovaihtosuuntaaja IGBTistä. Työ tehtiin Vacon Oyj:n pitkäaikaiselle Mosart II –projektille. Aktiivisen tulosillan tavoite on tasata välipiirin jännitettä sekä palauttaa tehoa takaisin verkkoon päin, sen sijaan että palautuva teho menisi jarrukatkojalle tai välipiirin kondensaattorille. Diodisilta antaa tehon virrata ainoastaan yhteen suuntaan, eivätkä kytkentäajankohdat ole säädettävissä. Tämä tarkoittaa sitä, että tulosilta kytkee aina korkeimman vaiheen ja vaiheet johtavat saman 120°. Aktiivisella verkkovaihtosuuntaajalla on mahdollista aktiivisesti muuttaa kytkentäajankohtia. Diodisillalla on myös huomattavasti suuremmat häviöt, kuin IGBT -sillalla.